大跨波形钢腹板组合箱梁桥悬臂施工力学分析

基于某13跨波形钢腹板连续梁桥,采用实际监测法和有限元数值模拟法,研究了波形钢腹板组合箱梁桥悬臂浇筑施工过程中温度效应和应力状态两个关键力学问题。研究结果表明,波形钢腹板组合箱梁桥悬臂施工过程中,大气温度变化可以引起梁体产生不可忽略的位移。施工过程中混凝土顶、底板由于剪力滞效应影响,纵向正应力呈现不均匀分布,而腹板剪应力分布均匀,且基本不受预应力施加的影响。     

基于有限梁段法的波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应分析

为简化并准确分析波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应,基于波形钢腹板组合箱梁能量变分法微分方程,考虑波形钢腹板剪切变形及体外预应力作用,采用有限梁段法推导得到梁段单元的系数矩阵和广义外荷载向量计算公式,求解波形钢腹板组合箱梁任意点的弯曲应力。以某等截面波形钢腹板组合简支试验梁为算例,将跨中截面正应力有限梁段法计算值与试验值、变分法及有限元法计算值进行对比,该方法跨中正应力分布与其它方法结果均吻合较好,顶板有限梁段法正应力峰值与有限元计算值相差仅1.6%,验证了该方法准确度较高。采用该方法分析伊朗德黑兰BR-06L/R特大桥波形钢腹板组合连续箱梁桥在悬臂施工及成桥阶段的剪力滞效应,结果表明：悬臂施工阶段,随着悬臂长度增加固定端剪力滞效应逐渐减弱;成桥阶段,中支点和集中荷载加载点处剪力滞效应非常显著,均布荷载作用下边跨正弯矩区剪力滞系数较大,中支点处的峰值为1.13。     

大跨径波形钢腹板连续箱梁桥设计与施工关键技术

桃花峪黄河大桥跨北大堤桥为（75＋135＋75） m 波形钢腹板连续箱梁桥,对该桥设计与施工关键技术进行研究。设计阶段研究得出：与预应力混凝土连续箱梁桥相比,波形钢腹板连续箱梁桥具有景观效果好、抗震性能好、施工效率高等优点,确定该桥采用波形钢腹板连续箱梁桥;对比工程造价,确定高跨比取1/18;采用有限元法分析横隔板数量对箱梁抗扭刚度和畸变的影响,确定中、边跨分别设置8道、4道横隔板;对3种型式连接件进行试验研究,确定波形钢腹板与顶、底板分别采用 Twin-PBL 和角钢连接;预应力采用体内和体外混合配束方案,确保维护方便。施工阶段研究得出：随跨径增大,施工位移增量对波形钢腹板加工尺寸影响显著,加工时必须考虑其影响;采用“悬臂桁车技术”保证了钢腹板起吊和安装定位;采用先边跨后中跨合龙方案,确保了大桥顺利合龙。     

波形钢腹板PC连续梁异步悬臂施工工序研究

为研究波形钢腹板PC连续梁桥在异步悬臂施工不同工序下的受力性能及施工工期,以主桥长360m的奉化江大桥为背景,采用有限元软件建立该桥箱梁的1～4号节段模型,分析按不同顺序浇筑箱梁顶、底板混凝土,吊装波形钢腹板时箱梁结构受力,并比较所需工期。结果表明:异步悬臂施工时,PC梁箱室中间小部分顶板混凝土处于受拉状态;波形钢腹板位移变化较大。若仅考虑结构受力,先浇筑前一节段顶板,再浇筑本节段底板,最后吊装后一节段波形钢腹板的方案施工期间挠度最小,受力最优;若综合考虑结构受力性能和施工周期的影响,同时浇筑前一节段顶板和本节段底板,最后吊装后一节段波形钢腹板的施工工序最优。     

波形钢腹板PC箱梁桥施工工艺研究

针对波形钢腹板PC(预应力混凝土)箱梁桥传统节段悬臂浇筑施工中存在的问题,将波形钢腹板预制装配化施工和异步悬臂浇筑施工工艺相结合,开发一种预制装配化波形钢腹板PC箱梁桥节段悬臂施工方法,将传统工艺中在空中悬臂完成的节段悬臂浇筑及底板与波形钢腹板连接施工作业转变为工厂化预制,降低节段悬臂施工中高空作业工序组织难度,并通过与传统施工工艺工期和经济效益对比分析其推广价值。     

波形钢腹板连续梁桥错位法悬浇施工技术适用性研究

以运宝黄河大桥副桥波形钢腹板箱梁对称悬浇施工为依托,探讨错位法悬浇施工工艺在该桥型的适用性。通过建立波形钢腹板箱梁局部实体电算模型,分析在一个悬浇施工阶段内,波形钢腹板承载能力、箱梁顶底板及钢混结合区混凝土应力分布状态,根据分析结果,提出箱梁结构设计优化方案及施工工艺改进措施,为类似工程提供借鉴经验。     

变截面波形钢腹板PC梁桥的设计与计算分析

结合一座实际工程的大跨波形钢腹板组合连续梁桥,阐述其箱梁截面结构设计、混凝土与波形钢腹板之间的剪力连接件、以及布束体系等,之后采用Midas建立了主梁的空间杆系有限元模型,对其混凝土顶、底板应力及抗弯承载力进行了验算,并对波形钢腹板剪应力及剪力连接件剪切承载力单独进行了验算,结果表明:混凝土顶板和底板的抗裂性能满足要求;波形钢腹板强度足够,不会出现剪切破坏和屈曲失稳;剪力连接件设计合理、抗剪能力满足要求。可为类似大跨波形钢腹板PC箱梁提供参考。     

偏载作用下单箱三室波形钢腹板悬臂梁的力学特性

为了解单箱三室波形钢腹板组合梁悬臂施工状态下的扭转效应,设计制作了1片单箱三室波形钢腹板双悬臂梁模型,研究了该类悬臂梁在偏载作用下梁体变形、截面翘曲应力、翘曲应变及波形钢腹板附加剪应力等力学性能,并以国内某单箱三室波形钢组合梁桥为背景,采用有限元模型分析了不同工况下最大悬臂施工阶段单箱三室波形钢腹板截面的力学性能。结果表明:偏载作用下,波形钢腹板上纵向翘曲应变明显小于混凝土顶底板,计算时可忽略波形钢腹板纵向翘曲应力的影响;截面最大翘曲正应力出现在混凝土底板角点处,钢腹板附加剪应力沿梁高方向呈均匀分布,且加载侧边腹板附加应力值明显大于中腹板;实际工程中,考虑恒载作用时,截面底板翘曲应力约占弯曲应力的20%,故在进行该类桥设计计算时,不可忽略混凝土板翘曲正应力和波形钢腹板附加剪应力的影响。     

波形钢腹板PC箱梁桥的设计与工程实例分析

波形钢腹板PC箱梁桥具有自重轻、抗震性能好、受力合理明确、造型美观、施工方便等优点.用压杆稳定性理论有限元法给出波形钢腹板非弹性的剪切屈曲临界应力曲线,得出了为充分利用材料,设计宜控制屈曲发生在屈服区、非弹性区的原则,并给出波形钢腹板PC箱梁桥计算流程.以山东鄄城黄河公路大桥为例,介绍波形钢腹板PC箱梁桥的主桥设计与施工,分析其经济效益.该桥主桥跨度为70 m+11×120 m+70 m,波形钢腹板与混凝土顶、底板采用埋入式剪力键的连接方式,主桥采用悬臂施工,与常规PC箱梁桥相比可以节约12%的费用.     

头道河大桥主桥设计

头道河大桥位于四川省叙永至古蔺高速公路上,主桥跨径布置为(72+130+72)m,采用波形钢腹板预应力混凝土连续刚构桥。桥梁分为左右两幅,主桥箱梁采用单箱单室截面,箱梁顶板宽12m,底板宽7m,翼缘板悬臂长2.5m。箱梁跨中及边跨现浇段梁高2.375m,箱梁根部高度7.5m。从跨中至根部梁高以1.8次抛物线变化。波形钢腹板钢材采用Q355NHC,钢板厚16~24mm,腹板波长1.6m,波高220mm。波形钢腹板与混凝土顶板的连接采用Twin-PBL键连接方式,与混凝土底板的连接采用埋入式连接。主墩采用钢筋混凝土空心薄壁墩,主墩横桥向尺寸为7m,顺桥向尺寸也是7m,主墩基础采用钻孔灌注桩。     

某波形钢腹板天桥设计方法研究

波形钢腹板组合箱梁桥是一种造型美观、受力合理的新型钢-混凝土组合结构,以某波形钢腹板PC组合箱梁跨线桥为背景,介绍了该桥的主梁整体设计、波形钢腹板构造设计、顶底板连接键设计计算,并按施加一期荷载、张拉体外预应力钢束、施加二期恒载、施加活载等施工及营运流程进行波形钢腹板预应力混凝土组合桥梁的上部结构顶底板混凝土应力、波形钢腹板应力及结构刚度(挠度)的有限元静力分析计算,验算其是否符合现行规范要求,为今后类似工程计算提供参考.     

波形钢腹板箱梁承载能力试验研究

通过3根波形钢腹板模型箱梁的荷载试验，量测布置在跨中底板混凝土中的钢筋应力、箱梁跨中竖向位移，波形钢腹板的主应力，并观测模型梁底板裂缝的形成以及箱梁结构的破坏状态，由试验结果分析其承载能力，为建立波形钢腹板箱梁设计实用计算公式提供参数。     

文泰高速葛溪大桥主梁悬臂施工分析

文泰高速葛溪大桥左、右线分幅设置,主桥包含4个跨径均为(55+100+55) m的波形钢腹板PC连续刚构桥。该桥左线2号桥及右线桥均采用传统菱形挂篮悬臂施工,左线1号桥采用异步挂篮悬臂施工。为对比传统菱形挂篮与异步挂篮悬臂施工的效果,采用MIDAS Civil软件建立施工阶段有限元模型,结合现场实测数据,对2种工法施工过程中主梁的线形、应力及施工效益进行对比分析。结果表明:采用异步挂篮施工时,波形钢腹板的制造线形需要设置较大的预拱度;2种工法施工过程中箱梁顶、底板正应力水平基本一致,采用异步挂篮施工时波形钢腹板的剪应力略大;异步挂篮施工有3个独立的工作面,可以节省波形钢腹板的安装时间,经济效益明显,具有较高的操作安全性,建议在施工工法比选时优先考虑。     

大跨波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁桥施工控制研究

为提高波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁桥施工控制精度,使之更好地符合设计预期,以伊朗德黑兰北部高速公路主跨153m的波形钢腹板预应力混凝土箱形连续梁桥为背景,对该桥参数敏感性分析、主梁应力和线形监测与控制、波形钢腹板竖向高程控制等内容进行研究。通过参数敏感性分析明确了箱梁自重对主梁应力和变形的影响程度,为确定施工控制参数提供了基础。针对波形钢腹板竖向高程,采用了竖向高程和前后两段夹角双控,以高程控制为主,前后两段夹角控制为辅的控制方法。结果表明:通过施工控制主梁线形和应力满足规范精度要求,波形钢腹板竖向定位精度较高。     

大跨度波形钢腹板连续梁桥移动支架法施工

移动支架法是以移动支架作为主要支承结构的整体支架,可一次完成一个梁体阶段的施工,适用于多跨简支和连续梁桥的就地浇注。七里河紫金大桥首次在大跨度波形钢腹板预应力混凝土连续梁桥中做了移动支架法施工的尝试。本文详细讲述了波形钢腹板箱梁移动支架法施工的具体步骤,以及移动支架搭设与移动方案,重点介绍了移动支架法施工的注意事项。     

某黄河大桥主桥上部结构有限元静力分析

以某黄河大桥主桥(70 m+11×120 m+70 m波形钢腹板PC组合多跨连续箱梁桥)为背景,按合龙、张拉体外预应力钢束、施加二期恒载、施加活载等施工及营运流程,进行波形钢腹板预应力混凝土组合桥梁的上部结构顶底板混凝土应力、波形钢腹板应力及结构刚度(挠度)的有限元静力分析,验算其是否符合现行规范要求.结果表明,波形钢腹板的钢板厚度可以满足要求;墩顶处顶板不满足抗裂要求.正常使用极限状态下箱梁波形钢腹板竖向剪应力满足规范限值,但安全系数不高;波形钢腹板屈曲验算得到的剪切屈服强度为31 MPa,安全系数很大.     

合肥市郎溪路南淝河特大桥总体设计

南淝河大桥是合肥市城市快速路郎溪路工程的控制性节点工程,主桥结构采用特大跨径波形钢腹板预应力混凝土连续梁桥。介绍了该桥的设计构思、构造特点和结构分析,设计和施工中采用一系列新技术和新工艺。对拓宽波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥在大跨、超宽桥梁范围的应用具有积极意义。     

兰州小砂沟大桥设计

兰州小砂沟大桥主桥为(57+2×100+57)m连续刚构桥。主梁采用波形钢腹板-混凝土组合箱梁,双幅单箱单室断面。波形钢腹板采用1600型波形钢板,与顶、底板分别采用双PBL剪力键和L200角钢连接键连接。纵向预应力筋分为体内束和体外束2种。下部结构采用由左右幅桥墩柱、承台及系梁组成的框架式结构,钻孔桩基础。主桥边跨简支端及引桥设置高阻尼橡胶支座,桥台处设置粘滞阻尼器,交接墩上设置速度锁定器。主桥采用悬臂现浇施工方案,并将边跨不对称段及合龙段处的波形钢腹板改造成临时吊篮,合龙顺序为先中跨后边跨。采用MIDAS Civil 2011进行静力及抗震计算,结果表明该桥各项指标均满足规范要求。     

横隔梁对波形钢腹板PC连续梁桥纵向正应力的影响研究

目前关于横隔梁对波形钢腹板PC连续梁桥纵向正应力的影响,都是基于小梁试验或理论分析的基础,与实际有差别。鉴于此,依托一在建单箱九室波形钢腹板PC组合连续箱梁桥,建立该桥有限元模型,分析3车道偏载作用下有无横隔梁2个工况下箱梁顶、底板的纵向正应力分布规律和剪力滞效应。结果表明:未设横隔梁的桥梁纵向正应力分布变化剧烈,距墩顶越近,顶、底板正应力横向分布变化越大;设置横隔梁后桥梁纵向正应力分布较为均匀,顶、底板正应力横向分布在跨中截面附近变化较大;未设横隔梁与设置横隔梁时顶、底板正应力最大比值分别为1.47、1.32;设置横隔梁的桥梁在汽车荷载下剪力滞效应最大,3车道偏载与6车道对称荷载作用下箱梁顶板剪力滞系数比值为1.04,底板剪力滞系数比值为1.06;横隔梁对改善箱梁正应力分布、降低剪力滞程度具有显著影响。     

预应力混凝土连续梁桥悬臂施工过程空间分析

结合混凝土连续梁桥设计和有限元理论,运用有限元分析程序ANSYS,对一座典型的3跨变截面预应力混凝土连续箱梁桥施工过程进行空间受力分析,讨论了悬臂施工各阶段预应力效应和温度变化对空间应力分布的影响。